伊犁谷地风成黄土程地质特性讨论

黄土的基本性质和特性具有十分明显的区域性规律,在宏观研究上取得了相应的研究成果,微观上也有了充分的证明。如果使用显微镜对黄土实施分析,会发现黄土的微结构存在明显的区域性规律,胡瑞林等专家学者运用分形几何的方法对黄土的基本湿陷性进行了系统的研究,从分维论文网值中可以得知黄土颗粒具有显著的群类特征,也就是区域性特点。从发生形变的原因来讲,黄土中的骨架与集料在连接的过程中同样会表现出区域性。由此可知,在不同的地区中,黄土所具有的特征往往也是存在一定差异的。因此,在对应的地质考察环节中,应对其进行针对性的分析和研究,从而确保后续工程建设顺利开展。

一。伊犁谷地中风成黄土的基本分布及其特征

(一)地理分布特征

伊犁谷地是新疆风成黄土的主要分布位置,风成黄土在晚更新世晚期形成,而形成伊犁谷地风成黄土的主要原因是青藏高原地区显著的隆起以及干旱的气候。

伊犁谷地中含有的风成黄土通常分布于低山区域中,位于伊犁谷地的北方,并呈岗状分布,经测量,风成黄土的厚度较不均匀,在2-30m之间,最高分布区的高度为1500m左右。伊犁谷地的巩乃斯谷地中,风成黄土沿巩乃斯谷地的延伸方向,呈凸透镜状分布,实际上就是处在中间的风成黄土层较厚,但两边较薄。

(二)地层接触关系

伊犁谷地中含有的风成黄土的分布情况指明,风成黄土和黄土以前在接触时具有极其复杂的关系,几乎包含了伊犁谷地中所有地形的基本特征,其接触关系多表现为不整合接触。

风成黄土与上更新处的统冲洪积累层之间的直接接触主要表现为河谷高阶地形式,在喀什河等高阶地中,风场黄土直接分布在积累层之上,不存在渐变的关系,属于过渡关系范畴。

风成黄土与中更新处的统冰水积累层之间的直接接触主要表现为山坡丘陵地形式,在北山坡等山坡丘陵地中,风成黄土直接分布在沉淀层中,沉淀层通常只能在长期的水流冲刷之后才得以揭露,此区域的特征是十分明显的。

风成黄土和泥岩与砂浆之间的直接接触主要表现为低山区形式,风成黄土伴随泥岩的整个形成过程,并广泛分布于形成地貌之上。风成黄土的实际厚度与地貌之间有着十分紧密的联系,一般情况下,山脊处的风成黄土通常比较薄,而山梁等地的风成黄土则相对较厚。

(三)风成黄土特性

伊犁谷地中含有的风成黄土,其自身的间隙性往往受到地质环境演变的直接影响,也就是说,地质环境的演变可以很好的反映出风化黄土一直以来持续的变化。

(1)黄昆运动的第二级阶段

黄昆运动的第二级阶段实际上就是青藏高原地区中的再度隆起。内陆缺水性的迅速加剧以及土地沙漠化的快速蔓延,全球气象中显著加强的西风与环流将大量的砂石移到了伊犁谷地,使其出现了大范围的黄土堆积,此时的厚度还不大。

(2)黄昆运动的第三级阶段

黄昆运动的第二级阶段指的是全球变暖的关键转折时期,由于某种因素的影响,青藏高原地区在原本的基础上又一次隆起,而且在内陆地区中出现了十分严重的干旱情况,西风与环流得到了进一步的加强,沙漠的面积呈直线上升,使的伊犁谷地中堆积的黄土明显变多,其厚度也正快速增大。

二。伊犁谷地中风成黄土的主要地质特征

(一)颗粒组成的基本特征

研究表明,伊犁谷地中含有的风成黄土实际粒径在0。005-0。01mm之间的占到总量的一般左右;风成黄土实际粒径在0。01-0。075mm之间的占到总量的30百分号左右;而风成黄土实际粒径在0。005mm以内的仅占总量的20百分号左右,有一小部分黄土含有一定量的粉砂。

(二)物质组成的基本特点

风成黄土中的主要成分为二氧化硅,其次为三氧化二铝和氧化钙,含量较少的成本有三氧化二铁。氧化镁。氧化钾。氧化钠。氧化钛以及氧化锰。

(三)地质特征

(1)含水量

伊犁谷地中的风成黄土,由于受到干旱的直接影响,所以其含水量是很低的。风成黄土的表面十分干燥,最大含水量不会超过总量的6百分号,虽然与分布的深度有关,但仍不会超过总量的10百分号。

而且,风成黄土的渗透性也较差,试验表明,伊犁谷地中风成黄土的实际渗水系数在0。000102-0。000200cm/s之间,均属低透水性范畴。

(2)密度及其比重

风成黄土在潮湿环境下的密度与其实际含水量有着直接的连续,统计表明,黄土的密度一般会维持在1。33-1。90之间,通过进一步的计算得知,其标准差为0。099,由此推算此环境下的黄土的变异系数为0。068。

风成黄土在干燥环境下的密度可维持在1。2-1。6之间,通过进一步的计算得知,其标准差为0。063,由此推算此环境下黄土的变异系数为0。046。

通过多次试验验证,风成黄土的比重可以稳定的保持在2。7,上下波动极小。

(3)孔隙比

风成黄土内部结构的孔隙一般较大,且具有干燥。易发生破碎等特点。统计表明,通常情况下,风成黄土的孔隙比在0。8-1。1之间波动,较大的能够达到1。8,而较小的仅仅为0。7,通过进一步的计算得知,其标准差为0。13,由此推算出风成黄土的孔隙比变异系数为0。13。另外,深层黄土的孔隙比会比浅层的小很多。

(4)液限与缩限风成黄土的液限与缩限指标十分稳定,通过对当地黄土的统计得知,液限含水量可长期稳定在总量的22-25百分号区间内,经过进一步的计算得知,其标准差为0。55,由此可推算出风成黄土的液限变异系数为0。023。风成黄土缩限含水量可长期稳定在总量的15-17。5百分号区间内。

(5)湿陷性

较大的湿陷性是风成黄土最为明显的特点,用于衡量这种湿陷性的指标常见为黄土湿陷系数及其自身所受压力。

风成黄土的实际湿陷程度可由湿陷系数进行反映和衡量,表1为风成黄土湿陷程度的统计报告(试验对象为伊犁谷地地区的风成黄土,共分为86组)。由表1可知,伊犁谷地地区的风成黄土有大约74。4百分号的黄土具有中度或重度湿陷程度。

风成黄土的湿陷性与其深度有着很大的关联,通过进一步的分析,可将其特性总结为三个方面,其一是湿陷性风成黄土的形成存在很大的间断性,每一次沉淀的发生所需要的时间都是不同的;其二,沉淀时间较早的风成黄土所对应的各项湿陷系数就越小;其三,由于会受到沉淀环境等多重因素的影响,所以处在间歇时间段内的黄土,不具备较高的湿陷系数。

(6)压缩系数

经测算得知,风成黄土在一定条件下的压缩系数会稳定与0。2-0。4之间,通过进一步计算得到其压缩系数的平均值,0。32,由此可见,风成黄土具有中等水平的压缩性。风成黄土的实际压缩性也受到深度的直接影响,一般表现为,随着深度的不断加深,压缩性的变化程度出现明显减小的态势。

(7)粘聚力

一般的风成黄土都具有差异性极大的粘聚力,而且其变化程度会在不断加深的过程中显著增强。经计算得知,风成黄土的实际粘聚力不会超出1。6-28。8KPa范围,平均水平为16。0KPa。

三。处理风成黄土的对策

(一)工程建设的相关问题

由上述地质特性分析结果得知,伊犁谷地中风成黄土的孔隙以及湿陷性均较大,并且其含水量较低,所有指标均显示风成黄土属于不良的地基土质,在施工建设之前,必须要进行相应的处理。对于工程建设而言,处理风成黄土工作应从三方面入手,分别是地质勘察。工程设计和工程施工。详细内容如下:

(1)地质勘察

通常条件下,在选取厂址的过程中,一般只是关注一些常见的问题,对地基这一问题品普遍关注度不高,由此所选的厂址必然存在一些问题。伊犁谷地中风成黄土具有很强的区域特性,一旦地质勘察不到位,忽视了一些细节,将会发生较为严重的湿陷事故。比如在没有对厂址进行针对性的黄土湿陷测试前提下,就将此段地基视作非湿陷性,如此一来,势必会为后续工作造成严重的影响。此外,如果地质勘察工作无法准确的对该地基的湿陷程度进行确定,使理论与实际存在较大的差距,这样会为后续的处理工作增加很大的难度,甚至阻碍处理工作的正常进行。因此,在工程建设的地质勘察工作中,应格外重视地基的湿陷性特点,采取相应的手段,准确划分湿陷地基的范围和等级,确保工程建设顺利完成。

(2)工程设计

由于地基具有不同程度的湿陷性,如果没有严格按照规范对其进行适当的处理,或者是没有加设一些防水设施,会使建筑物在使用的过程中出现倾斜,甚至是坍塌,严重危害了人们的生命财产安全。此外,还有一些地基具有较为严重的湿陷性,需在工程设计环节中对其进行高度的重视和处理,但如果地基没有得到深层次的处理,仍会产生地面凹陷等问题。因此,在工程设计过程中,应结合实际情况,针对地基的湿陷等级,制定完善的计划,并通过多次试验得出最佳的方案,确保工程建设顺利完成。

(3)工程施工

地基处理工作执行不到位,没有完全除去湿陷层,可导致竣工之后的建筑出现不同程度的倾斜等不良现象,使其根本无法正常使用,造成了巨额的经济损失。此外,还有一些工程项目的防水措施不够完善,散水及地坪填土都无法满足要求,存在较大的质量问题,如果不能从一开始就对此引起高度的重视,可能会使地基被大量的污水或地表水侵袭,进而造成严重的不均匀沉降现象,使建筑物出现不同程度的损坏。因此,在施工的过程中,应根据地基的处理目标和施工要求,对具有一定湿陷性的地基进行完善的处理,检验合格之后才可进行后续施工,另外,还需加强排水措施的建设,确保处理完成以后的地基不会受到水的侵袭,从而保障工程质量。

(二)地基处理办法

对于伊犁谷地而言,为了确保工程质量,往往会选用灰土桩或强夯的方法对湿陷性地基进行处理,详细内容如下所示:

(1)灰土桩法

灰土桩法适用与深度为5-15m的风成黄土,且该黄土处于地下水位之上,具有一定湿陷性。该方法的步骤为:首先在地基的指定位置上进行成孔,在彻底清理孔中杂质以后,逐级添加填充材料,填充材料主要为灰土,边填充边打压,直至灰土到达孔口。运用灰土桩对地基进行处理,不仅可以有效去除风成黄土所具有的湿陷性,还可显著提高地基的实际承载能力。07-08年间,伊犁谷地敦麻扎段铁路建设工程中,在地基处理的过程中,运用了灰土桩法,施工长度达数十公里,深度为10-15m,处理完成以后的地基未见沉降与塌陷,效果十分显著。

(2)强夯法

强夯法主要是运用重型锤,对目标地基进行反复的击打,以此缩小黄土的压缩性,使其承载能力得到提高,满足工程施工建设的要求。而且运用这种方法还可以提升黄土内部结构的均匀性,消除产生差异性沉降的可能。对于伊犁谷地而言,由于其风成黄土的实际含水量较低,所以通常会运用中。高能级强夯。如果工程项目为常规的住宅或厂房,则需在强夯之前对地基实施浸水,然后在对其进行强夯,能级一般控制在2000-4000KN。m之间。如果工程项目的规模较大,则应该加大强夯的能级,比如庆华集团,该项目地基处理阶段,强夯能级达到了7000KN。m左右,而且湿陷性黄土的最大处理厚度也达到了26m,取得了较高的加固效果,地基的最大承载能力上升到了300KPa左右,完全符合工程施工建设的要求。如今,能否运用高能级的强夯法处理含水量在10百分号以下的湿陷性黄土层相关的研究正处于高潮阶段,还需得到系统试验下的进一步证实。

四。总结

在伊犁谷地中,分布着大面积的风成黄土,根据测算和分析得知,此类黄土的湿陷程度较大,属于工程建设的极不良地质。因此,在实际情况中,应对黄土的地质特性进行全方位多角度的分析,并以此为基础合理运用地基处理方法,从而提高项目的安全性与可靠性,促进当地经济的快速发展。

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